[發明專利]基于壓縮機中間吸氣的液化空氣儲能調峰系統和方法

有效

• 申請號: 202010790621.X
• 申請日: 2020-08-07
• 公開（公告）號: CN111928511B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 張建元;居文平;常東鋒;王偉;雒青;范慶偉;黃嘉駟
• 申請（專利權）人: 西安西熱節能技術有限公司;西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: F25B7/00
• 分類號: F25B7/00;F25B27/02;F01D13/00;F01D15/08;F01D17/10;F01K11/02;F04B39/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

本發明公開了基于壓縮機中間吸氣的液化空氣儲能調峰系統和方法，該系統由第一汽輪機組、第二汽輪機組、凝汽器、制冷壓縮機、空氣壓縮機、復疊制冷/儲冷系統、液體空氣儲罐、空氣加熱裝置、空氣膨脹機和和控制閥門組成，該系統的運行方法包括包括儲能模式和釋能模式；該系統利用多余蒸汽驅動復疊制冷/儲冷系統，降低了能量傳遞損失并且大幅度降低深冷生產成本，空氣壓縮機出口一小部分空氣通過復疊制冷/儲冷系統進行一定的降溫后重新進入空氣壓縮機內部不同工作級，降低了壓縮過程的溫升和耗功，提高了系統儲能效率，同時無需再設置級間冷卻器，降低了系統投資和占地面積。

技術領域

本發明屬于儲能調峰技術領域，具體涉及基于壓縮機中間吸氣的液化空氣儲能調峰系統和方法，適用于以燃煤機組為典型的各種熱發電廠，能夠提高燃煤機組的調峰能力和儲能系統的經濟性。

背景技術

目前我國風能、太陽能等可再生能源逐年迅猛發展，加之全社會用電量逐年攀升，電網用電峰谷差日益增大，電網對燃煤機組調峰次數及深度的要求均大幅提升。

目前提高燃煤機組調峰能力的技術主要有電鍋爐蓄熱技術、水罐蓄熱技術、汽輪機蒸汽流程改造技術、電化學電池儲能技術等，電鍋爐蓄熱技術是將電能轉化為熱能后用于供暖，調峰能力強，但能量品質大幅度降低、只適用于熱電聯產機組，水罐蓄熱技術和汽輪機蒸汽流程改造技術熱經濟性較好、投資相對低，但調峰能力有限，也只適用于熱電聯產機組，電化學電池儲能技術響應快、體積小、建設周期短，但壽命短、平均成本很高、安全風險大，是否適合建設大規模儲能實施仍需工程示范驗證。

發明內容

為克服現有燃煤機組調峰技術的不足，本發明提出基于壓縮機中間吸氣的液化空氣儲能調峰系統和方法，空氣壓縮過程中壓力和溫度迅速升高，大部分高品位電能因此轉化為熱能，造成壓縮機耗能很大、工況惡化，系統儲能效率降低，此外深冷制取過程中耗能很大、COP很低，這也是影響液化空氣儲能系統經濟性的關鍵因素，本發明可以有效解決這些問題。調峰期間機組產生大量多余的具備作功能力的蒸汽，利用該部分蒸汽驅動小汽輪機再帶動制冷壓縮機壓縮制冷工質，最終通過復疊制冷系統獲得所需冷量并儲存，該部分冷量的生產成本基本為零；空氣壓縮機出口處部分高壓空氣經過儲冷系統進行一定的降溫后，通過中間吸氣的形式送至壓縮機內部不同工作級，以此降低空氣溫度，實現整體壓縮過程溫升較小、耗功較少，進而提高儲能效率，同時無需再設置級間冷卻器，降低了系統投資和占地面積。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案。

基于壓縮機中間吸氣的液化空氣儲能調峰系統，由第一汽輪機組1、第一閥門2、第二閥門3、第二汽輪機組4、凝汽器5、制冷壓縮機6、空氣壓縮機7、第三閥門8、第四閥門9、第五閥門10、復疊制冷/儲冷系統11、第六閥門12、液體空氣儲罐13、第七閥門14、空氣加熱裝置15和空氣膨脹機16所組成；

所述第一汽輪機組1包括依次連接的高壓缸、中壓缸和低壓缸，中壓缸出口通過第一閥門2依次與低壓缸和凝汽器5連接，中壓缸出口通過第二閥門3與第二汽輪機組4蒸汽入口連接；第二汽輪機組4通過連接軸直接帶動制冷壓縮機6轉動，制冷壓縮機6驅動復疊制冷/儲冷系統11，第二汽輪機組4出口與凝汽器5入口連接；空氣壓縮機7出口通過第三閥門8依次與復疊制冷/儲冷系統11級間供氣冷卻側入口a、復疊制冷/儲冷系統11級間供氣冷卻側出口b連接，復疊制冷/儲冷系統11級間供氣冷卻側出口b通過第四閥門9與空氣壓縮機7第一級間吸氣入口a連接、通過第五閥門10與空氣壓縮機7第二級間吸氣入口b連接；空氣壓縮機7出口依次與復疊制冷/儲冷系統11降溫液化側入口c、復疊制冷/儲冷系統11降溫液化側出口d、第六閥門12和液體空氣儲罐13連接；液體空氣儲罐13出口通過第七閥門14依次與復疊制冷/儲冷系統11冷能回收側入口e、復疊制冷/儲冷系統11冷能回收側出口f、空氣加熱裝置15和空氣膨脹機16連接；該系統利用多余蒸汽驅動復疊制冷/儲冷系統，降低了能量傳遞損失并且大幅度降低深冷生產成本，空氣壓縮機出口一小部分空氣通過復疊制冷/儲冷系統進行一定的降溫后重新進入空氣壓縮機內部不同工作級，降低了壓縮過程的溫升和耗功，提高了系統儲能效率，同時無需再設置級間冷卻器，降低了系統投資和占地面積。